В работе выполнены исследование и оптимизация новых физических методов очистки промышленных сточных вод от органических загрязнений для перспективных экологических технологий. Представлены результаты исследования эффективности фотодеструкции органического красителя метиленового голубого в водном растворе высокоинтенсивным оптическим излучением сплошного спектра, генерируемым импульсной ксеноновой лампой. Обработка водного раствора осуществлялась в прямоточном и циркуляционном режимах без использования дополнительных химических реагентов. Показана возможность глубокой деструкции органического красителя в результате процесса прямого фотолиза. Определены удельные энергетические затраты на фотохимическую очистку воды в прямоточном и циркуляционном режимах обработки. Установлено, что энергозатраты для достижения заданного уровня снижения исходной концентрации загрязнителя в воде в циркуляционном режиме могут в несколько раз превышать энергозатраты в прямоточном режиме фотохимической обработки. Результаты экспериментальных исследований хорошо согласуются с теоретическими оценками.
очистка воды, органический краситель, фотодеструкция, импульсная ксеноновая лампа, прямоточный режим, циркуляционный режим, удельные энергозатраты.
1. Введение
Сточные воды предприятий химической, текстильной, фармакологической и т.п. промышленностей, как правило, содержат высокие концентрации органических соединений, очистка от которых до уровня современных нормативных требований с помощью традиционных методов водоподготовки (фильтрация, реагентная обработка, сорбция и др.) часто оказывается или неэффективной, или нецелесообразной по экономическим или эколого-гигиеническим показателям. В связи с этим в последние годы интенсивно исследуются и внедряются различные физические методы обработки воды, позволяющие осуществлять деструкцию органических загрязнителей при существенном сокращении использования дополнительных химических реагентов или вообще без их применения. Среди таких методов в качестве перспективных рассматриваются плазмохимические методы обработки воды с применением различных типов электрических разрядов (тлеющих, барьерных, дуговых и др.) [1–3] и плазменно-оптические (или фотохимические) методы, основанные на использовании плазменных источников ультрафиолетового излучения [4–6].
1. Кутепов A.M., Захаров А.Г., Максимов А.И. Проблемы и перспективы исследований активируемых плазмой технологических процессов в растворах // Докл. РАН. 1997. Т. 357. № 6. С. 782–786.
2. Bruggeman P., Leys C. Non-thermal plasmas in and in contact with liquids // J. Phys. D: Appl. Phys. 2009. Vol. 42. № 5. Р. 28–30.
3. Коростовенко В.В., Гронь В.А., Шахрай С.Г. и др. Применение электроимпульсного метода очистки сточных вод угольных месторождений // Современные наукоемкие технологии. 2013. №10. С. 164–169.
4. Legrini O., Oliveros E., Braun A.M. Photochemical Processes for Water Treatment // Chemical Reviews. 1993. V.93. №2. Р. 671–698.
5. Камруков А.С., Козлов Н.П., Селиверстов А.Ф., Яловик М.С. Фотохимическая очистка воды широкополосным импульсным УФ-излучением // Безопасность в техносфере. 2006. №1. С. 38–44; №2. С. 21–26; №3. С. 17–23.
6. Ультрафиолетовые технологии в современном мире. — Долгопрудный: Интеллект, 2012.
7. Method of sterilization / Hiromoto A. USA Patent 4464336, 1984.
8. Wekhof A. Treatment of Contaminated Water, Air and Soil with UV Flashlamps // Environmental Progress. 1991. Vol. 10. №4. Р. 241–247.
9. Способ дезинфекции и стерилизации открытых поверхностей объектов, жидкости и воздуха / В.П. Архипов, А.С. Камруков, С.Г. Шашковский и др. Патент РФ 2001629, 1993.
10. Импульсные источники света / Под ред. И.С. Маршака — М.: Энергия. 1978.
11. Jockusch S., Lee D., Turro N.J., Leonard E.F. Photo-induced inactivation of viruses: Adsorption of methylene blue, thionine, and thiopyronine on Qb bacteriophage // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1996. V. 93. Р. 7446–7451.
12. Раздобреев Д.А., Лантух Ю.Д., Стряпков А.В. Спектры поглощения и константы диссоциации димерных форм тиозиновых красителей // Вестник ОГУ. 2004. №2. С. 144–146.
13. Теренин А.Н. Фотоника молекул красителей и родственных органических соединений. — Л.: Наука. 1967.
14. Калверт Дж., Питтс Дж. Фотохимия. — М.: Мир. 1968.
